新型搗固裝置設(shè)計及其電液激振器特性研究.pdf

1、面對我國疆域遼闊,鐵路密集,新線施工與舊線維修工作量巨大,大型養(yǎng)路機械發(fā)展成其必然。搗固車作為一種大型養(yǎng)路機械設(shè)備高效出色地完成線路維護與施工的任務,其核心設(shè)備為搗固裝置。搗固裝置通過夾持與夯實激振機構(gòu)產(chǎn)生高頻振動作用于道床石碴,促使石碴成其“石流”均勻、密實排布于軌枕之下,保證軌枕鋪設(shè)質(zhì)量從而利于高速列車平穩(wěn)運行。目前搗固車市場基本被奧地利、瑞士和美國三國公司壟斷,產(chǎn)品均采用機械式強迫振動技術(shù)實現(xiàn)搗固鎬與石碴碰撞,結(jié)果必然會降低搗固鎬

2、壽命,加之國內(nèi)搗固車核心技術(shù)的自主創(chuàng)新仍舊處于起步階段,因此,實現(xiàn)搗固裝置的創(chuàng)新設(shè)計有著舉足輕重的意義。
　　 本文基于國際現(xiàn)有的搗固裝置技術(shù)和存在的問題,提出了一種液壓激振與夾持運動獨立的新型搗固裝置,該裝置采用新型電液激振器實現(xiàn)高頻振動。論文首先分析了新型搗固裝置的工作原理;建立了裝置虛擬樣機并進行仿真,同時對新裝置進行了有限元分析:基于新型搗固裝置激振原理設(shè)計了一種閥芯旋轉(zhuǎn)式四通高速換向閥和微行程雙作用液壓缸;利用MATL

3、AB/Simulink對電液激振器系統(tǒng)動態(tài)特性進行研究;利用計算流體動力學軟件對激振液壓缸工作腔內(nèi)部進行流場可視化分析;最后設(shè)計了新型電液激振器試驗臺并擬定試驗方案。
　　 論文主要研究內(nèi)容如下:
　　 第一章論述了搗固裝置的研究背景、結(jié)構(gòu)、分類及現(xiàn)有三種主要的搗固裝置激振特點,隨后講述了搗固裝置的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。同時基于搗固裝置采用的電液激振技術(shù),對電液激振技術(shù)進行相關(guān)文獻的跟蹤學習,最后提出了本課題的研究內(nèi)容及研究意

4、義。
　　 第二章提出了一種新型搗固裝置并闡述其工作原理;基于CAX技術(shù)創(chuàng)建裝置虛擬樣機并進行運動學分析,研究裝置結(jié)構(gòu)尺寸與性能參數(shù)之間的規(guī)律,從而確定基于新型搗固裝置電液激振器的主要設(shè)計參數(shù)包括激振力、幅值、頻率;同時對新裝置從靜力學、模態(tài)及接觸非線性等三個方面進行有限元分析,保證裝置應用強度。
　　 第三章基于新型搗固裝置提出了一種新型電液激振器,闡述了其工作原理并對其中的關(guān)鍵元件—閥芯旋轉(zhuǎn)式四通高速換向閥和微行程雙

5、作用液壓缸進行原理分析與設(shè)計。換向閥采用步進電機驅(qū)動閥芯旋轉(zhuǎn),設(shè)計轉(zhuǎn)閥峰值流量250L/min,液壓缸采用自動限位方式避免液壓缸活塞與端蓋碰撞,最大幅值8mm,最大輸出激振力25kN。
　　 第四章在MATLAB/Simulink環(huán)境下,通過簡化建立電液激振器理論模型,分析研究換向閥頻率、閥口周向?qū)▽挾燃耙簤焊紫尬豢讛?shù)量對電液激振器系統(tǒng)動態(tài)特性的影響,為進一步優(yōu)化元件設(shè)計提供依據(jù)。
　　 第五章利用Fluent軟件對高

6、頻激振液壓缸進行內(nèi)部流場可視化研究。通過選取液壓缸不同位置處的不同截面,對壓力場、速度場及流場流線進行分析,分析高頻振動工況下液壓缸工作腔內(nèi)部流場是否產(chǎn)生氣蝕、氣穴及漩渦帶來的噪聲與能量損失,從而為液壓缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。
　　 第六章基于驗證電液激振器性能及元件結(jié)構(gòu)參數(shù)對其影響,本文在浙江大學流體傳動與機電系統(tǒng)國家重點實驗室原有“985”工程元件測試試驗平臺上,設(shè)計并加工電液激振器試驗臺。論文對試驗臺的機械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、